中国石化江苏油田分公司石油工程技术研究院

目前江苏油田已进入开发中后期，产能下降，含水上升，地面集输系统高能耗问题日益突出。为解决能耗高的问题，近年来逐步实施低温集输工艺，以有效降低地面集输系统的热能损耗，降低运行成本[1-2]。添加破乳剂辅助低温输送以其能耗小、成本低、无污染及操作简便等优点，成为备受关注的低温集输工艺方法之一[3-8]。本文以江苏油田WZ区块为研究对象，进行低温破乳剂室内对比评价与现场应用研究，优选出了适合低温集输的高效破乳剂，为开展降低原油输送与处理温度提供保障技术。

1 试验

1.1 试验材料和设备

试验药剂：聚乙烯亚胺600、环氧乙烷、环氧丙烷、甲基乙氧基硅烷、醋酸，均为分析纯；AR-207、PR-107等9种油田常用破乳剂。

试验用油：WZ 区块阜宁组油样、泰州组油样及混合油样。WZ区块E1f3组日产油58.7 t，E1f1组日产油29.3 t，K2t1组日产油5.9 t。根据实际产油情况，取E1f3、E1f1、K2t1层原油按10∶5∶1 比例调配试验所需的混合油样。阜宁组、泰州组地面原油物性见表1。

表1 WZ区块地面原油物性Tab.1 Surface physical properties of crude oil in WZ Block

试验设备：高压反应釜、恒温干燥箱、恒温水浴锅、高速搅拌器、具塞量筒、移液管、电子天平、注射器、烧杯等。

1.2 试验方法

1.2.1 低温破乳剂的合成

以胺类为起始剂，以环氧乙烷（EO）、环氧丙烷（PO）为单体，合成二嵌段的“起始剂-POEO”结构聚醚破乳剂；在反应生成二嵌段聚醚后，继续调节温度，滴加环氧丙烷，得到三嵌段的“起始剂-PO-EO-PO”结构聚醚破乳剂[9-11]。再根据WZ区块原油含蜡较多的特点，以甲基乙氧基硅烷为交联剂，少量醋酸为催化剂，对得到的三嵌段聚醚破乳剂进行交联合成了破乳剂PR-8051。

1.2.2 破乳剂评价方法

由于原油破乳剂的针对性很强，一种破乳剂通常只对某一类油品的破乳效果比较好。WZ区块开采的泰州组、阜宁组油层原油性质有差异，为了综合评价合成的PR-8051低温破乳剂的破乳效果，用9种油田常用破乳剂与合成的PR-8051破乳剂分别对WZ区块各层原油及混合原油做破乳剂对比评价试验。

将原油与水分别加热到50 ℃，加热后的原油与水按体积比6∶4混合，高速搅拌器在2 000 r/min转速下搅拌8 min，配制出含水率为40%左右的人工原油乳状液。配制好的原油乳状液在50 ℃恒温水浴中静置30 min无游离水析出。

用具塞量筒量取80 mL配制好的乳状液放入恒温水浴中，预热至破乳温度后，用移液管向具塞量筒中加入预先配制好的破乳剂溶液（各破乳剂的加药浓度为120 mg/L），旋紧瓶盖后，将具塞量筒颠倒3～5 次，缓慢松动瓶盖放气后，重新旋紧瓶盖；采用手工方式上下剧烈振荡100 次，振幅应大于10 cm；松动瓶盖，将具塞量筒放回到恒温水浴中静置沉降，观察并记录乳状液脱水量随时间的变化情况。

从10种药剂中优选出3种破乳效果较好的破乳剂，与WZ区块常用的RD-01破乳剂一起在50、45和43.5 ℃下评价其对阜宁组、泰州组原油及混合原油的破乳效果。

2 试验结果与分析

2.1 破乳剂筛选

以WZ 混合原油为介质，在50 ℃下对比10 种破乳剂的原油破乳效果（表2）。PR-8051 和AR-C07 在90 min 时的脱水率可达100%，PR-107和PR-8051的初始脱水速度最快，故选择PR-107、PR-8051、AR-C07三种药剂进行降温破乳评价。

表2 破乳剂初步筛选试验结果Tab.2 Preliminary screening test results of demulsifiers

2.2 降温破乳对比评价

PR-107、PR-8051、AR-C07 和RD-01 四种药剂对阜宁组原油的破乳效果如图1、图2 和图3 所示。随着温度的降低，四种破乳剂的破乳效果均变差，50 ℃下四种药剂作用下乳状液在90 min 时的脱水率均能达到100%，其中PR-8051 脱水速度最快；45 ℃下PR-107和PR-8051在90 min时的脱水率仍能达到100%；温度降到43.5 ℃，90 min 时PR-8051的脱水率为71%，而其他三种药剂的脱水率均不足15%。

图1 50 ℃下不同药剂对阜宁组原油破乳效果Fig.1 Demulsification effect of different demulsifiers on Funing formation oil at 50 ℃

图2 45 ℃下不同药剂对阜宁组原油破乳效果Fig.2 Demulsification effect of different demulsifiers on Funing formation oil at 45 ℃

图3 43.5 ℃下不同药剂对阜宁组原油破乳效果Fig.3 Demulsification effect of different demulsifiers on Funing formation oil at 43.5 ℃

在脱水温度为50 ℃的条件下，投加120 mg/L上述四种药剂的泰州组原油乳状液在90 min内均未脱水，表明其对泰州组原油破乳均无效果。由于泰州组原油仅占WZ 区块总产油量的6.28%，因此对破乳剂整体的破乳效果影响很小。

图4 50 ℃下不同药剂对混合原油破乳效果Fig.4 Demulsification effect of different demulsifiers on mixed oil at 50 ℃

四种药剂对混合原油的破乳效果如图4 和图5所示。温度由50 ℃降到45 ℃对PR-8051药剂破乳效果影响最小，45 ℃下PR-8051 的破乳速度最快，脱水量最高，90 min 脱水率可达98.7%，而其他四种药剂脱水率均不足30%。

图5 45 ℃下不同药剂对混合原油破乳效果Fig.5 Demulsification effect of different demulsifiers on mixed oil at 45 ℃

3 现场应用

PR-8051破乳剂在10口单井以及W2站进行了现场应用。

2020年5月9日起，W2平2、W19-3等10口井通过井口连续投加PR-8051破乳剂，井口回压下降0.1 MPa，同时停用单井集油管道中频电伴热和井口电加热装置（总功率223 kW），月节约加热电量5.47×104kWh，减少动力费用3.56 万元；月增加药剂加量1.36 t，增加药剂费用1.64 万元。PR-8501破乳剂单井应用情况见表3。试验表明，通过井口连续投加破乳剂，关停了单井集油管道中频电伴热和井口电加热装置，具有良好的经济效益。

W2 站应用PR-8051 破乳剂前，加药泵连续投加RD-01破乳剂，日加药量65 kg。2019年11月21日起，停加RD-01 破乳剂，开始投加PR-8051 破乳剂（65 kg/d），站外输压力维持在0.75 MPa 左右，出站干线运行无异常；12 月16 日降低PR-8051破乳剂加药量至50 kg/d，相关运行参数无异常；2020年1月15日继续降低加药量至40 kg/d，相关运行参数无异常；2 月24 日降低加药量至25 kg/d，相关运行参数无异常，且不影响后端脱水。应用期间外输压力、温度变化如图6所示。

表3 投加PR-8051破乳剂油井的运行情况Tab.3 Operation of oil wells with PR-8051 demulsifier

图6 W2站外输压力、外输温度变化曲线Fig.6 Change curve of export pressure and temperature of W2 Station

截至2020 年5 月，W2 站已应用PR-8051 破乳剂7 个多月，加药量由65 kg/d 降至25 kg/d，降低61.5%，预计年节约加药费用17万元。W19-3加药点原油经取样测定乳化水含量由49.5%（质量分数）降低到5.97%。

4 结论

（1）PR-8051 破乳剂对WZ 区块原油破乳效果较好，在温度降到43.5 ℃、90 min时脱水率仍可达71.7%，优于常用破乳剂。

（2）通过应用PR-8051 破乳剂可在降低W2 站内破乳剂加药量61.5%的同时，使原油乳化水含量从49.5%降低至5.97%，破乳效果优于在用的RD-01破乳剂。

（3）通过井底投加破乳剂PR-8051，可有效降低WZ区块油井井口回压，关停中频和井口电加热设备，降低集输能耗。